염산 문서 원본 보기

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| IUPACName = Chlorane<ref>{{서적 인용|title=Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013|editor=Henri A. Favre|editor2=Warren H. Powell|date=2014|publisher=The [[Royal Society of Chemistry]]|place=Cambridge|page=131}}</ref>
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'''염산'''(鹽酸, {{lang|en|hydrochloric acid}}, {{lang|en|muriatic acid}})은 [[염화 수소]](HCl) [[수용액]]이다. '''염화수소산'''(鹽化水素酸), '''염강수'''(鹽強水)라고도 하며, 대표적인 [[강산]]이다. 강산이기 때문에 물을 넣어 많이 희석한 '묽은 염산'이 많이 이용된다. [[위산 (소화계)|위산]]의 주 성분이며 산업에 널리 이용되기도 한다. 부식성이 있기 때문에 주의해서 다룰 필요가 있다.

[[산업혁명]] 이후 염산은 여러 공정에 중요하게 사용되기 시작하였다. [[염화 바이닐]]이나 [[폴리염화 비닐]], [[폴리우레탄]] 등의 [[유기 화합물]] 생산과 같은 큰 규모의 공정, 그리고 [[젤라틴]]과 그 외의 식품첨가물 제조, 가죽 처리 등에도 사용된다.

중세 시대에 염산은 유럽인들에게 '소금의 혼'(spirits of salt)이라고 알려졌다. 오늘날에도 [[영국]]에서는 가정 청소용 염산을 '소금의 혼'이라고 부른다. 기체 상태의 염화 수소는 'marine acid air'라고 불렸다.<ref>{{저널 인용|author = [[Harold Hartley|Hartley, Harold]]|title = The Wilkins Lecture. Sir Humphry Davy, Bt., P.R.S. 1778-1829|journal = Proceedings of the Royal Society of London (A)|year = 1960|volume = 255|issue = 1281|pages = 153–180|bibcode = 1960RSPSA.255..153H|doi = 10.1098/rspa.1960.0060 | issn = 0080-4630 }}</ref>

대표적인 제법으로 [[독일]] [[에르푸르트]] [[성 베드로]] 베네딕트 교회의 연금술사였던 [[바실리우스 발렌티누스]]이 기록한 제법이 있다. 17세기에는, [[독일]] [[카를슈타트암마인]]의 [[요한 루돌프 글로버]]가 [[염화 나트륨]]과 [[황산]]을 반응시켜 [[황산 나트륨]]을 얻는 [[만하임 공정]]에서 [[염화 수소]] 가스를 만들어 냈다. [[영국]] [[리즈]]의 [[조지프 프리스틀리]]는 1772년 순수한 [[염화 수소]] 가스를 얻어냈고, 1818년 [[영국]] [[펜잰스]]의 [[험프리 데이비]]는 [[염화 수소]]가 염소와 수소로 구성되어 있다는 것을 밝혀냈다.

[[유럽]]의 [[산업혁명]]이 진행되는 동안, [[염기성]] 물질에 대한 수요가 증가했다. [[니콜라 르블랑]]([[:en:Issoundun|Issoundun]], [[프랑스]])이 제시한 새로운 [[르블랑 공정]]은, 만하임 공정을 기반으로 하여 [[탄산 나트륨]]을 저렴한 가격으로 대량 생산이 가능하게 했다. 이 공정은 [[탄소]], [[탄산 칼슘]], [[황산]], [[염화 나트륨]]으로 염산과 [[이산화 탄소]], [[황화 칼슘]], [[탄산 나트륨]]을 생산하는 공정이다. 공정 과정에서 [[염화 수소]]가 대량으로 공기 중에 배출되었으며, [[1863년]] [[영국]]에서 알칼리법이 제정되고 비슷한 법이 다른 나라에서 만들어지기 전까지 계속되었다. 법 제정 이후 소다회와 같이 염산을 생산하게 되었고, 남은 염산은 다른 폐기물에 흡수되도록 하였다.<ref name="ceh" /><ref name="aftalion">{{서적 인용 |이름=Fred |성=Aftalion |제목=A History of the International Chemical Industry |위치=필라델피아 |출판사=펜실베이니아대학교 출판부 |year=1991 |isbn=0-8122-1297-5}}</ref>

== 역사 ==
염산은 800년경 [[연금술사]] [[자비르 이븐 하이얀]](Jabir ibn Hayyan, [[:en:Geber|Geber]])가 소금과 황산을 반응시키는 과정에서 처음 발견되었다. [[자비르 이븐 하이얀]]는 염산 이외에도 다른 많은 물질들을 발견하고, 20권이 넘는 자신의 책에 기록하였다. 그 중에서도 염산과 [[질산]]을 혼합한 [[왕수]]는 [[금]]까지도 녹일 수 있어서 [[현자의 돌]]을 찾으려 하던 연금술사들이 많은 관심을 보였다.<ref>{{서적 인용 |성=Hugo |이름=Bauer |제목=A history of chemistry |출판사=BiblioBazaar, LLC |year=2009 |url=http://books.google.com/?id=8-w-izdgp4IC&lpg=PA30&dq=geber%20hydrochloric%20acid&pg=PA31#v=onepage&q=geber%20hydrochloric%20acid |isbn=9781103357864 |쪽=31}}</ref><ref name="Karpenko01">{{저널 인용 |저자1=Karpenko, V. |저자2=Norris, J.A. |제목=Vitriol in the history of chemistry |연도=2001 |저널=Chem. Listy |volume=96 |pages=997 |url=http://www.chemicke-listy.cz/docs/full/2002_12_05.pdf}}</ref><ref name="ceh">{{서적 인용|제목 = Chemicals Economics Handbook |장 = Hydrochloric Acid |출판사 = [[SRI International]] |초판연도 = 2001 |쪽 = 733.4000A–733.3003F}}</ref><ref>{{저널 인용 |doi=10.1124/mi.8.3.1 |성=Norton |이름=S |제목=A Brief History of Potable Gold |저널=Molecular Interventions |volume=8 |issue=3 |연도=2008 |pages=120 |url=http://molinterv.aspetjournals.org/content/8/3/120.full.pdf+html |pmid=18693188 |access-date=2010-11-16 |archive-date=2020-04-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200406204716/https://clockss.org/triggered-content/molecular-interventions/ |url-status= }}</ref><ref>{{저널 인용 |성=Thompson |이름=C.J.S. |제목=Alchemy and Alchemists |edition=Reprint of the edition published by George G. Harrap and Co., London, 1932 |쪽=61,18 |출판사=Dover Publications, Inc., Mineola, NY |year=2002}}</ref>

== 화학적 성질 ==
[[파일:Titration.gif|섬네일|수용액 [[적정 (과학)|적정]]:적정제를 플라스크에 담겨있는 분석할 시료에 뷰렛으로 떨어트린다. [[종말점]]에 이르면 [[지시약]]의 색이 변한다.]]
[[파일:Hydrochloric acid 05.jpg|섬네일|200px|염산은 일반적인 실험실 시약이다.|alt="hydrochloric acid. Con. HCl"이라고 쓰여있는 유리병]]

=== 강산으로서의 성질 ===
[[염화 수소]]는 [[일양성자 산]]이다. 염화 수소의 수용액에서는 염화 수소에서 [[수소 이온]]이 빠져나와서 [[물]]에 결합해 [[하이드로늄 이온|H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>]]를 만든다.<ref name="crc">{{서적 인용|성 = Lide|이름 = David|제목 = CRC Handbook of Chemistry and Physics|url = https://archive.org/details/crchandbookofche0000unse_u9i8|출판사 = CRC Press|판 = 81 |연도=2000|ISBN= 08-4930-481-4}}</ref><ref name="perry">{{서적 인용|성 = Perry|이름 = R| 저자2 = Green D | 저자3 = Maloney J|제목 = Perry's Chemical Engineers' Handbook|url = https://archive.org/details/perryschemicalen00perr|출판사 = McGraw-Hill Book Company|판 = 6 |날짜 = 1984|ISBN = 0-07-049479-7}}</ref>
:<math>\mathrm{HCl \ + \ H_2O \ \longrightarrow \ H_3O^+ \ + \ Cl^-}</math>
다른 이온은 [[염화 이온|Cl<sup>-</sup>]]으로 이것은 [[염화 나트륨]]과 같은 [[염화 이온]]을 만들 때 쓰일 수 있다. 염산은 강산인데, 물에 거의 완전히 [[용해]]되기 때문이다.<ref name="crc"/><ref name="perry"/>
일양성자 산에서는 [[이온화 상수|산의 이온화 상수]] 인 K<sub>a</sub>가 하나뿐이다. 이것은 물에 산이 해리되는 정도를 나타낸다. 염산처럼 강산은 이온화 상수가 높다.<ref name="chembuddy">{{웹 인용|url = http://www.chembuddy.com/?left=BATE&right=dissociation_constants|제목 = Dissociation constants pKa and pKb|출판사 = ChemBuddy.com|확인날짜=2008-09-06}}</ref> 염화 나트륨 같은 염화물에 들어있는 염화 이온은 [[수소 이온 농도 지수]]에 거의 영향을 주지 않는다. 염산이 강산이라서 그 짝염기인 염화 이온은 [[염기성]]을 거의 띠지 않는다.

=== 염화 반응 ===
[[유기 화합물]]을 염화시키는 데에 주로 많이 이용되고 산출된다. 예로 [[클로로벤젠]]의 생성을 들 수 있다. 이때는 [[염화 수소]]가 생성된다.
:<math>\mathrm{Ph-H \ + \ Cl-Cl \ \longrightarrow \ Ph-Cl \ + \ HCl}</math>

위의 예처럼 [[수소]]가 [[염소 (원소)|염소]] 로 치환 되는 경우에는 이미 있던 수소 원자가 염소와 결합해 염화 수소를 이루는 경우가 많다.

=== 금속의 부식 ===
염산은 [[금속]]을 부식시키는 데에 쓰이기도 한다. 예를 들어 [[아연]]과 염산이 반응하면 다음과 같은 반응이 일어나면서 아연은 [[염화 이온]] 즉, [[염화아연]]이 된다. 이는 [[이온화 경향]]에 따라 일어나는 화학 반응이므로, 수소보다 이온화 경향이 낮은 금속은 염산에 부식되지 않는다. 즉, [[금]], [[은]] 등은 염산에 부식되지 않는다.

:<math>\mathrm{Zn \ + \ 2HCl \ \longrightarrow \ ZnCl_2 + \ H_2 \uparrow}</math>

== 물리적 성질 ==
{| border="1" cellspacing="0" cellpadding="3" style="background:white; border-collapse:collapse; margin-left:auto; margin-right:auto; margin-top:0.5em; margin-bottom:0.5em; text-align:center; margin:auto;"
|- style="background:#ffdead; "
! colspan=3|[[농도]]
! [[밀도]]
! [[몰 농도]]
! [[수소 이온 농도 지수|pH]]
! [[점성]]
! [[비열]]
! [[증기압]]
! [[끓는점]]
! [[녹는점]]
|- style="background:#ffdead; text-align:center;"
! kg&nbsp;HCl/kg&nbsp;
! kg&nbsp;HCl/m<sup>3</sup>
! [[보메 비중계]]
! kg/L
! mol/dm<sup>3</sup>
!
! mPa·s
! kJ/(kg·K)
! kPa
! °C
! °C
|-
| bgcolor="#ffdead"|10% || 104.80 || 6.6 || 1.048 || 2.87 || −0.5 || 1.16 || 3.47 || 1.95 || 103 || −18
|-
| bgcolor="#ffdead"|20% || 219.60 || 13 || 1.098 || 6.02 || −0.8 || 1.37 || 2.99 || 1.40 || 108 || −59
|-
| bgcolor="#ffdead"|30% || 344.70 || 19 || 1.149 || 9.45 || −1.0 || 1.70 || 2.60 || 2.13 || 90 || −52
|-
| bgcolor="#ffdead"|32% || 370.88 || 20 || 1.159 || 10.17 || −1.0 || 1.80 || 2.55 || 3.73 || 84 || −43
|-
| bgcolor="#ffdead"|34% || 397.46 || 21 || 1.169 || 10.90 || −1.0 || 1.90 || 2.50 || 7.24 || 71 || −36
|-
| bgcolor="#ffdead"|36% || 424.44 || 22 || 1.179 || 11.64 || −1.1 || 1.99 || 2.46 || 14.5 || 61 || −30
|-
| bgcolor="#ffdead"|38% || 451.82 || 23 || 1.189 || 12.39 || −1.1 || 2.10 || 2.43 || 28.3 || 48 || −26
|}
{{중앙|<small>이상은 20&nbsp;°C 와 1기압 (101.325 kPa)에서 측정된 것이다.</small>}}
[[파일:Phase diagram HCl H2O s l.PNG|섬네일|온도에 따라 [[염화 수소]]가 물에 녹는 정도.<ref>{{서적 인용 |제목=Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie |장=Systemnummer 6 Chlor |출판사=Chemie Berlin |연도=1927}}</ref>]]
[[수소 이온 농도 지수]], [[점성]], [[비열]], [[증기압]], [[끓는점]], [[녹는점]] 같은 물리적 성질은 염화 수소의 농도에 따라 달라진다. 위 표는 10%부터 38% 까지의 염화 수소의 농도에 따른 물리적 성질을 보여준다.<ref name="crc"/><ref name="perry"/><ref name="aspen">{{서적 인용 |출판사=Aspen Technology |제목=Aspen Properties |series = binary mixtures modeling software |판=calculations by Akzo Nobel Engineering |연도=2002~2003}}</ref> 염산, 즉 HCl과 H<sub>2</sub>O의 [[이성분 화합물]]은 염화 수소의 농도가 20.2% 이고 108.6&nbsp;°C (227&nbsp;°F) 일 때 [[불변 끓음 혼합물]]이다.

염산에는 4가지의 [[결정화]] [[공정점]]이 있다.

<math>\mathrm{HCl \ \cdot \ H_2O}</math> (68% HCl), <math>\mathrm{HCl \ \cdot \ 2H_2O}</math> (51% HCl), <math>\mathrm{HCl \ \cdot \ 3H_2O}</math> (41% HCl),<math>\mathrm{HCl \ \cdot \ 2H_2O}</math>(25% HCl)

그리고 얼음 (0% HCl)이다. 그리고 준안정 공정점이 있으며 이것은

<math>\mathrm{HCl \ \cdot \ 3H_2O}</math>

와 얼음의 중간형태를 띠며 염산의 농도는 24.8%이다.<ref name="aspen"/>

== 공급 ==
염산은 물에 [[염화 수소]]를 용해한 채 공급된다. 염화 수소는 여러 가지 방법으로 생성할 수 있다. 대규모의 염산 생산은 거의 항상 다른 화학 물질의 공업적 생산 규모와 통합되어 있다.

=== 산업 시장 ===
염산은 주로 38%의 포화 농도의 염산을 생성하고 사용한다. 40% 또는 그 이상의 농도도 가능하지만, [[증발]]이 심하게 많아서, 이 고농도의 염산은 고압 또는 저온상태에서 주로 생성되고, 팔린다. 대량 생산 또는 산업적 생산으로는 보관하거나, 이용하기 쉬운 30~34%의 염산을 주로 사용한다. [[미국]]에서는 10~12% 농도의 염산을 청소용으로 사용하고, [[영국]]에서도 ''소금의 혼'' 이라고 불리는 비슷한 농도로 사용한다.<ref name="ceh" />

[[다우 케미칼]] 같은 염산 생산 업체는 전 세계에서 [[염화 수소]]를 연간 2[[메가톤]], 그리고 FMC, Georgia Gulf, Tosoh, Akzo Nobel, Tessenderlo 등의 회사도 0.5에서 1.5메가톤을 생산한다.
염산은 직접 합성으로 3메가톤, 대량생산, 반응후에 남은 염산이 약 20메가톤이 된다. 대표적으로 [[폴리염화 비닐]] 등의 염화 유기 화합물을 만들 때 부산물로 생성된다. 대부분의 염산은 만든 사람이 사용한다. 세계시장 규모는 연간 500메가톤 정도이다.<ref name="ceh" />

== 제법 ==
{{본문|염화 수소#제법}}
=== 만하임 공정 ===
[[염화 나트륨]]과 [[황산]]을 반응시켜서 얻는 방법이 있다. 이것이 [[만하임 공정]]이다. 주로 생산 규모가 작은 실험실 등에서 많이 이용된다.
:<math>\mathrm{2NaCl \ + \ H_2SO_4 \longrightarrow \ Na_2SO_4 + \ 2HCl}</math><ref>{{서적 인용|저자1=Emil Raymond Riegel |제목=Riegel's Handbook of Industrial Chemistry |쪽=436 |url=http://books.google.com/books?id=j3AwCqvqIzEC&pg=PA435&lpg=PA435&dq=%22Mannheim+process%22&source=web&ots=3T6sNwkXdQ&sig=vL8OHJEGoz3zc9QRBMFY7ZdxYfM#PPA436,M1}}</ref>

위반응은 상온에서 일어나고, 더 많은 [[염화 수소]]를 얻기 위해서는 습기가 없는 상태에서 온도를 200°C까지 올려야 하고 아래에 반응이 나타난다.
:<math>\mathrm{NaCl \ + \ NaHSO_4 \longrightarrow \ HCl + \ Na_2SO_4}</math>

[[오염화 인]]과 [[물]]을 섞어서 [[염화 포스포릴]]과 [[염화 수소]]를 생산하는 방법도 있다.
:<math>\mathrm{PCl_5 \ + \ H_2O \longrightarrow \ POCl_3 + \ 2HCl}</math>

=== 공업적 제법 ===
공업적으로는 [[전기분해]]에서 발생한 [[수소]]와 [[염소 (원소)|염소]]를 직접 반응시켜 얻기도 한다.

:<math>\mathrm{H_2 \ + \ Cl_2 \longrightarrow \ 2HCl}</math>

=== 유기적 합성 ===
[[염소 (원소)|염소]]와 [[플루오린]]이 들어있는 [[유기 화합물]](예: [[폴리테트라플루오로에틸렌]], [[염화 플루오린화 탄소]], [[클로로아세트산]], [[폴리염화 비닐]] 등)을 이용한 제법으로 염산의 제조중 가장 큰 부분을 차지 한다.
이 방법에서는 염산은 생성한 데서 사용되는 경우가 많다. 이때는 [[수소]]나 [[플루오린]]이 염소로 치환된다.
:<math>\begin{align}
\mathrm{R-H \ + \ Cl_2 \longrightarrow \ R-Cl + \ HCl} \\
\mathrm{R-Cl \ + \ HF \longrightarrow \ R-F + \ HCl}
\end{align}</math>

== 이용 ==
염산은 [[강산|강한]] [[무기산]]으로 산업용 공정에 사용된다. 인체에는 [[위산 (소화계)|위산]]의 형태로 존재한다.

=== 금속 부식 ===
[[산화철]] 등의 [[녹]]을 제거하는데 쓰거나, [[도금]]하는 데에 쓴다. 일반적으로 공정에서는 18% 농도의 염산으로 [[탄소강]] 표면에 녹을 없애는 데 쓰인다.<ref name="ceh"/><ref name="G&E">{{서적 인용|저자1 = Greenwood | 저자2 = Norman N. | 저자3 = Earnshaw, A.|제목 = Chemistry of the Elements|edition = 2nd|위치 = Oxford|출판사 = Butterworth-Heinemann|연도 = 1997|isbn = 0080379419|쪽 = 946–48}}</ref>

:<math>\mathrm{Fe_2O_3 \ + \ Fe \ + \ 6HCl \ \longrightarrow \ 3FeCl_2 \ + \ 3H_2O}</math>

여기서 나온 산화철로 몇가지 공정을 거치면 다시 [[염화 수소]]로 쓸 수 있다.
이 염화 수소 제작 공정에서 가장 많이 이용되는 방법은 다음과 같다.<ref name="ceh"/>

:<math>\mathrm{4FeCl_2 \ + \ 4H_2O \ + \ O_2 \ \longrightarrow \ 8HCl \ + \ 2Fe_2O_3}</math>

=== 유기 화합물 생산 ===
염산은 [[염화 바이닐]], [[다이클로로에테인]], [[폴리염화 비닐]] 등의 [[유기 화합물]]의 생산에 쓰인다. 대량 판매를 하지 못할 정도에 소량의 염산을 공급 및 소비할 경우 이 [[유기 화합물]]들을 만드는 데 주로 사용된다. [[폴리카보네이트]], [[활성탄]], [[아스코르빈산]]([[비타민 C]])을 비롯한 유기 화합물 뿐아니라 [[약]] 역시 염산을 이용하여 생산한다.<ref name="G&E" />
:<math>\mathrm{2CH_2=CH_2 \ + \ 4HCl \ + \ O_2 \longrightarrow \ 2ClCH_2CH_2Cl \ + \ 2H_2O}</math>([[옥시 염소화]]로 생성된 [[다이클로로에테인]] )
:나무 + HCl + 열 → [[활성탄|활성 탄소]] (탄소의 [[활성화]])

=== 용액 중화 ===
염산은 [[수소 이온 농도 지수]]가 낮아서 [[염기성]] 용액을 [[중화 반응]]하는 데 사용된다. 구조식은 다음과 같다.

:<math>\mathrm{OH^- \ + \ HCl \ \longrightarrow \ H_2O \ + \ Cl^-}</math>

강한 염산(식품용 염산)은 식품을 중화하는 데에 사용되며, 묽은 염산은 염기성 폐수 따위를 중화하는 데 사용된다.<ref name="G&E" />

== 위험성 ==
{| border="1" cellspacing="0" cellpadding="3" style="float:right; margin:0 0 0 0.5em; border-collapse:collapse; border-color:#c0c090;"
! [[위험물]]
|-
| [[파일:Danger-class-8.svg|150px|염산의 위험물 레이블: 부식성]]
|-
| [[파일:Hazard C.svg|150px|염산의 위험물 레이블: 부식성]]
|}
고농도의 염산은 다량의 증기가 발생하며 이는 [[눈 (해부학)|눈]], [[피부]], [[창자]] 등의 생체 조직에 손상을 입힐 수 있다. 또 염산을 [[과망가니즈산 칼륨]]이나 [[차아염소산나트륨]] 등에 섞으면 유독한 [[염소 (원소)|염소]] 기체가 생성된다.

:<math>\mathrm{NaClO \ + \ 2HCl \ \longrightarrow \ H_2O \ + \ NaCl \ + \ Cl_2}</math>

:<math>\mathrm{2KMnO_4 \ + \ 16HCl \ \longrightarrow \ 2MnCl_2 \ + \ 8H_2O \ + \ 2KCl \ + \ 5Cl_2}</math>

<!-- EU Index no. 607-002-00-6 -->
{| border="1" cellspacing="0" cellpadding="3" style="float:left; margin:0 0 0 0.5em; border-collapse:collapse; border-color:#c0c090;"
|-style="background:#ffdead; "
! colspan="1"|농도
! colspan="1"|분류
! colspan="1"|[[유럽 연합 위험 규정|R-phrase]]
|-
| 10–25%
| 자극물 ('''Xi''')
| {{R-phrase||R36/37/38}}
|-
| > 25%
| 부식성 물질 ('''C''')
| {{R-phrase||R34}}{{R-phrase||R37}}
|}
<div style="clear:both"></div>
<!--K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Li>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au-->

염산 자체가 폭발하지는 않으나 염산에서 생성된 [[수소]]는 폭발할 수 있다. 이온화 경향이 큰 [[알칼리 금속]]이나 [[알칼리 토금속]]과 염산이 반응하면 금속이 부식해서 다음과 같은 반응이 일어난다.
:<math>\mathrm{2M \ + \ 2HCl \ \longrightarrow \ 2MCl \ + \ H_2}</math><ref group="주">이 화학식에서는 알칼리 금속(M)을 예로 든다.</ref>

이온화 경향이 큰 [[칼륨]], [[칼슘]], [[나트륨]] 등의 금속과 반응하면 수소기체가 많이 발생하고 온도가 높은 상황에는 폭발할 수도 있다.

== 같이 보기 ==
* [[염화 수소]]
* [[염소소독]]

== 각주 ==
; 내용
{{각주|group="주"}}

; 출처
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}
* {{언어링크|en}} [http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/hydrochl.html EPA Hazard Summary]

{{염화물}}
{{정장제}}
{{전거 통제}}

[[분류:염화물]]
[[분류:무기산]]
[[분류:용액]]
[[분류:위 (해부학)]]